11.6 Дополнительные сведения.

Исследование импульсных и, особенно, непериодических сигналов с помощью ЭЛО имеет ряд особенностей. Одна из них состоит в том, что генератор развертки ЭЛО вследствие своей инерционности вырабатывает пилообразное напряжение развертки с некоторым запаздыванием по отношению к запускающему импульсу (импульсу синхронизации). Это может привести к тому, что начальная часть исследуемого импульса не будет развернута на экране. Для устранения таких искажений в канале вертикального отклонения имеется линия задержки, осуществляющая временной сдвиг (задержку) на некоторое время сигнала, подаваемого на ОП_У. Такая задержка позволяет получить изображение всего импульса, включая и его начальную часть. В низкочастотных ЭЛО, предназначенных для исследования периодических процессов, линия задержки может отсутствовать.

Для расширения функциональных возможностей ЭЛО может иметь дополнительные входы, позволяющие осуществлять управление лучом. Так, во многих ЭЛО предусмотрена возможность управления отклонением луча по оси Х внешним сигналом (режим синусоидальной развертки). Для этого у ЭЛО есть «Вход Х», на который подается внешнее управляющее напряжение (обычно синусоидальное) – переключатель П₂ в этом случае ставится в нижнее положение (рис. 2).

Часто в ЭЛО имеются зажимы «Пластины Х» и «Пластины У», позволяющие подавать внешнее управляющее напряжение непосредственно на пластины ЭЛТ.

В некоторых ЭЛО имеется «Вход Z», который через конденсатор или специальный усилитель соединен с модулятором ЭЛТ. Подавая импульсы напряжения на этот вход можно изменять (модулировать) яркость свечения точек осциллограммы в нужные моменты времени.

Для повышения точности измерения амплитудных и временных параметров исследуемых сигналов ЭЛО имеет калибратор амплитуды (КА) и калибратор длительности (КД), позволяющие контролировать и устанавливать номинальные значения коэффициента отклонения m_u и коэффициента развертки К_Г . Обычно калибратор представляет собой генератор прямоугольных импульсов с известным и стабильным значением амплитуды и частоты (длительности) импульсов. В положении «Калибровка», меняя усиление УВО, можно добиться требуемого отклонения луча по вертикали и установить нормированное значения коэффициента отклонения m_u . По периоду калибровочного сигнала можно проверить и установить нормированное значение коэффициента развертки К_Г.

11.7 Цифровые осциллографы.

В цифровых осциллографах исследуемый аналоговый сигнал сразу же во входном блоке подвергается квантованию и дискретизации, т.е. преобразуется в цифровую форму (код), и запоминается в дискретной памяти. Этот код, зафиксированный в памяти, может быть использован для отображения его на экране электронно-лучевой трубки, на плоском матричном экране или другим способом. Структурная схема простейшего цифрового осциллографа показана на рисунке 6.

Рисунок 6 – Структурная схема простейшего цифрового осциллографа.

На рисунке: ВУ - входной усилитель, АЦП - аналого-цифровой преобразователь, Р – регистр памяти, Г – тактовый генератор, Сч – счетчик, УО – устройство отображения (электронно-лучевая трубка, плоский матричный экран, …).

Входной исследуемый сигнал х(t) усиливается входным усилителем ВУ до необходимого значения х_н(t) и поступает на вход АЦП. Мгновенные значения этого сигнала в моменты времени t_k, задаваемые тактовым генератором Г, преобразуются в АЦП в цифровые коды N(t_k), которые запоминаются в регистре памяти Р. Импульсы генератора Г в моменты времени t_k синхронно с формированием кодов N(t_k) подаются на вход счетчика импульсов Сч. В счетчике формируется равномерно нарастающий во времени код М(t_k). В отображающем устройстве УО цифровые коды N(t_k) преобразуются с помощью ЦАП в електрические сигналы N, управляющие вертикальным перемещением светящейся точки на экране УО, а коды М(t_k) преобразуются в управляющий сигнал М, вызывающий горизонтальное перемещение светящейся точки на экране УО. При полном заполнении счетчик обнуляется, возвращаясь в исходное состояние, а светящаяся точка возвращается в исходное положение на экране УО, подготавливая новый цикл формирования изображения осциллограммы. Таким образом, процесс равномерного набора счетчиком кода М(t_k) и его возвращения в исходное состояние при полном заполнении имитирует временную развертку, аналогично линейно изменяющемуся развертывающему напряжению в аналоговом ЭЛО.

При использовании в отображающем устройстве УО электронно-лучевой трубки коды N(t_k) преобразуются с помощью ЦАПа в напряжение, поступающее на вертикальные отклоняющие пластины ЭЛТ. А коды М(t_k) через ЦАП подаются на горизонтальные отклоняющие пластины ЭЛТ.

Если УО построено на матричной индикаторной панели, то коды вертикального и горизонтального управления преобразуются в позиционную форму и выбирают одну из строк и один столбец матричной панели, на пересечении которых появляется светящаяся точка.

Достоинства цифровых осциллографов: повышенная точность осциллографирования; возможность полностью автоматизировать процесс измерения; возможность дистанционного управления режимами работы; возможность производить математическую и логическую обработку сигнала; меньшие габариты и масса, устраняется необходимость применения высоковольтных источников питания.